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原文传递基于自组织临界性的城市交通路网承载力计算方法研究

论文题名：	基于自组织临界性的城市交通路网承载力计算方法研究
关键词：	城市交通;路网承载力;计算模型;自组织临界性
摘要：	城市交通路网是交通的承担者，是出行的载体，是城市交通正常运行的核心支撑。随着城市交通供需矛盾的深化，引发的交通拥堵等问题日益成为社会关注的焦点。路网承载力决定着路网可承载的交通数量与运行质量，不仅是城市交通拥堵治理和需求管理的重要支撑，也是路网规划与设计的决策指标。应用自组织方法分析路网状态变化规律，建立和完善路网承载力理论研究体系与挖掘更优的路网承载力计算方法，具有重要的现实意义。　　本文在国内外学者相关研究成果的基础上，应用自组织临界性理论阐明路网承载力定义;深入研究路网状态分级方法与路网状态变化规律，探究路网自组织临界态的阈值计算方法，并构建在路网自组织临界态约束下的路网承载力计算模型。具体研究内容如下: 　　首先，借鉴并分析了自组织临界现象典型示例沙堆模型的演化机制，在系统地梳理自组织临界性的基本概念与主要特点的基础上，详细阐释了路网自组织临界性特征和路网自组织临界态的形成，明晰了路网承载力定义。　　其次，提出确定路网状态分级和分级阈值的方法，并构建路网自组织临界态的阈值计算模型。基于交通流数据应用模糊C-均值聚类算法得到城市快速路路网状态的分级和分级阈值，同时应用统计分析方法确定城市非快速路路网状态的分级和分级阈值;然后综合两类路网状态分级研究结果，根据快速路、非快速路的路段车道长度在路段车道总长度中的占比构建路网状态分级阈值的计算模型，并将路网状态划分为畅通态、轻度拥挤态、拥挤态和堵塞态4种状态;接着基于路网自组织临界性研究路网状态变化规律，界定了路网拥挤态与堵塞态的临界点即为路网自组织临界态，最后给出路网自组织临界态的阈值计算模型。　　再次，构建以路网自组织临界态为约束的路网承载力计算模型。针对城市快速路、非快速路路段特点，推导并构建路段交通量变化量-交通密度模型，其中对非快速路路段分别建立上游信控-下游信控、上游信控-下游无信控和上游无信控-下游信控的交通量变化量-交通密度模型;再将路段模型扩展为路网层面的交通量变化量-交通密度模型，以计算不同时刻下路网各路段的交通密度;进一步建立路网交通密度计算模型，通过对比由该模型计算所得的路网交通密度与路网自组织临界态阈值，验证是否达到路网自组织临界态;最后，在路网自组织临界态的约束下，考虑车道长度和各路段的交通密度，构建路网承载力计算模型。　　最后，以北京市知春路片区为例，进行仿真实验与实证研究。结合实验路网的实际调研数据，计算该路网自组织临界态阈值;根据VISSIM仿真结果和MATLAB求解得到路网自组织临界态下各路段的交通密度，应用路网承载力计算模型计算知春路片区的路网承载力，并与传统时空耗散法计算得到的路网承载力结果进行对比，分析方法的差异与优劣，验证本文研究方法的可行性。
作者：	邓娜
专业：	交通运输规划与管理
导师：	袁振洲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文